(Đồ án tốt nghiệp) hệ thống trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tập gym và yoga tại nhà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH HỆ THỐNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO HỖ TRỢ TẬP GYM VÀ YOGA TẠI NHÀ GVHD: TS TRẦN VŨ HOÀNG SVTH: TỐNG XUÂN VƯƠNG NGUYỄN MINH TÙNG SKL009824 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7/ 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO HỖ TRỢ TẬP GYM VÀ YOGA TẠI NHÀ SVTH: SVTH: KHỐ: TỐNG XN VƯƠNG NGUYỄN MINH TÙNG 18 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TS TRẦN VŨ HỒNG TP.HCM, tháng năm 2022 I TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO HỖ TRỢ TẬP GYM VÀ YOGA TẠI NHÀ SVTH: SVTH: KHOÁ: TỐNG XUÂN VƯƠNG 18119136 NGUYỄN MINH TÙNG 18119131 18 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TS TRẦN VŨ HOÀNG TP.HCM, tháng năm 2022 II CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Tống Xuân Vương Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Tùng Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Vũ Hoàng Ngày nhận đề tài: 1/3/2022 MSSV: 18119136 MSSV: 18119131 Lớp: 18119CL3A ĐT: ……………… Ngày nộp đề tài: 9/7/2022 Tên đề tài: Hệ thống trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tập Gym Yoga nhà Các số liệu tài liệu ban đầu: Lập trình C, Python Nội dung thực đề tài: Nghiên cứu, lựa chọn mơ hình học sâu trích xuất đặc trưng khung xương phù hợp với độ xác cao Phân tích đặc trưng, tính tốn góc động tác Yoga, Gym Hỗ trợ tính tốn calo xếp lịch trình tập luyện, chế độ dinh dưỡng cho người tập Nghiên cứu thiết kế giao diện ứng dụng, âm cho hệ thống Sản phẩm: Phần mềm hỗ trợ tập luyện nhà GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN III CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Tống Xuân Vương MSSV:18119136 Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Tùng MSSV:18119131 Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài: Hệ thống trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tập Gym Yoga nhà Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS Trần Vũ Hoàng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Nội dung khối lượng phù hợp với đồ án tốt nghiệp sinh viên Đề tài mang tính ứng dụng cao Đề tài phát triển thêm nhiều tính so với đề tài cơng bố trước Ưu điểm: Đề tài phát triển thêm nhiều tính so với đề tài cơng bố trước Tính ứng dụng cao Nhược điểm: Bài báo cáo cịn nhiều lỗi tả nhiều đoạn diễn đạt chưa rõ nghĩa Đánh giá loại: Giỏi Điểm: (Bằng chữ: Tám) Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) IV CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Tống Xuân Vương MSSV:18119136 Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Tùng MSSV:18119131 Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài: Hệ thống trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tập Gym Yoga nhà Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS Trần Vũ Hoàng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Nhược điểm: Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) V LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp, nhóm thực nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ, ý kiến hướng dẫn nhiệt tình thầy bạn bè Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến TS Trần Vũ Hoàng, giảng viên Khoa Điện - Điện tử, người dẫn dắt đưa góp ý bổ ích cho nhóm suốt q trình thực đề tài Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính – Viễn Thơng tận tình giảng dạy, truyền đạt cung cấp kiến thức quý báu cho nhóm mơn học trường Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè, người động viên, quan tâm, giúp đỡ nhóm suốt thời gian thực khố luận Mặc dù hồn thành đề tài, khơng tránh sai sót, nhóm thực đề tài mong nhận góp ý phê bình thầy để hồn thiện đề tài Nhóm thực đề tài Nguyễn Minh Tùng – Tống Xuân Vương VI TÓM TẮT Hiện nay, AI thành tựu văn minh nhân loại, biết cách ứng dụng chúng đóng góp phần lớn đến phát triển đất nước Thêm vào đó, ứng dụng AI như: nhận diện cử chỉ, giọng nói, khn mặt, ước tính tư thế… phát triển mạnh mẽ, đem lại nhiều lợi ích công nghiệp, nông nghiệp đời sống hàng ngày Là đất nước phát triển, việc áp dụng AI cách thông minh, hợp lý tiền đề để đất nước ta phát triển mạnh mẽ mở hội cạnh tranh với nước khác khu vực giới Đặc biệt tình hình dịch bệnh COVID-19 diễn phức tạp, nhiễm bệnh, việc tập luyện thể dục hàng ngày để nâng cao sức khoẻ tăng cường hệ miễn dịch bảo vệ thể trước xâm hại virus COVID-19 khuyến cáo hàng đầu Bộ Y Tế nước ta Trước tình hình nhóm thức mong muốn đóng góp phần nhỏ cho xã hội, nhóm tiến hành khảo sát phát triển đề tài “Hệ thống trí tuệ nhân tạo hỗ trợ tập Gym Yoga nhà” Mục tiêu hệ thống đạt chức như: đếm số động tác thực tập, đánh giá động tác thực sai, đếm thời gian cho động tác Yoga tập đúng, hỗ trợ xếp lịch trình tập thiết lập chế độ ăn uống, tính tốn lượng calo cần nạp vào thể tính nhắn tin trao đổi với người hướng dẫn Sau trình nghiên cứu thực hiện, hệ thống hoàn thành đáp ứng tất yêu cầu đề Ngoài ra, hệ thống cịn giúp người tập xếp lịch trình tập luyện, tính tốn lượng calo cần thiết thiết lập chế độ dinh dưỡng Hệ thống thiết kế chạy Windows với thời gian khởi động xấp xỉ giây, FPS đạt 18 khung hình/giây, độ xác cao đạt 90% suốt trình thực nghiệm, tin nhắn cho người hướng dẫn truyền với tốc độ khoảng 200ms đến 500ms VII MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH……………………………………………………….XI DANH MỤC BẢNG XIII CÁC TỪ VIẾT TẮT XIII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1: Giới thiệu 1.2: Lý chọn đề tài 1.3: Mục tiêu đề tài 1.4: Giới hạn đề tài 1.5: Phương pháp nghiên cứu 1.6: Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6.1: Đối tượng nghiên cứu 1.6.2: Phạm vi nghiên cứu 1.7: Bố cục báo cáo CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1: Thư viện mã nguồn mở MediaPipe 2.1.1: Tổng quan MediaPipe 2.1.2: Model BlazePose MediaPipe 2.1.3: Máy phát tư - Pose Detector 2.1.4: Máy theo dõi tư - Pose Tracker 2.1.5: Pose landmark Model 2.1.6: Các thông số Model Pose 2.2: Góc vecto 2.2.1: Định nghĩa 2.2.2: Tính chất 2.2.3: Cơng thức tính góc vecto 2.2.4: Ứng dụng 10 2.3: Phần mềm lập trình Pycharm 10 VIII 2.4: Phần mềm thiết kế giao diện ứng dụng 11 2.5: Tổng quan GYM 11 2.5.1: Lịch sử đời việc tập GYM 11 2.5.2: Lợi ích việc tập GYM 12 2.6: Tổng quan YOGA 12 2.6.1: Yoga môn thể thao nào? 12 2.6.2: Lợi ích việc tập Yoga ngày 12 2.7: Tổng quan calo 13 2.8: Socket 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 15 3.1: Yêu cầu hệ thống 15 3.1.1: Yêu cầu 15 3.1.2: Sơ đồ khối chức khối 15 3.1.3: Chức hệ thống 16 3.2: Khối tiếp nhận hình ảnh 16 3.3: Khối nhận diện 17 3.3.1: So sánh độ phân giải 17 3.3.2: So sánh OpenPose BlazePose tốc độ xử lý 18 3.3.3: Độ xác 18 3.4: Khối server 19 3.4.1: Q trình truyền/nhận gói tin 19 3.4.2: Các bước cấu hình port-forwarding 20 3.5: Khối phân tích xử lý 23 3.5.1: Nhiệm vụ 23 3.5.2: Phương pháp thực 23 3.6: Khối ứng dụng tương tác 26 3.6.1: Phương pháp thực 26 3.7: Khối lưu trữ 27 IX